单片机小区抄表系统集中采集终端的设计+PCB电路图(2)
自动抄表系统(AMRS)是一种将信息与科技融于一体，不需要工作人员到现场，利用特定的通信方式将用户的电能表用电数据信息通过集中采集终端传送到主站计算机，并由软件对数据进行统计、分析和计算的系统[1][2]。它从根本上改变了抄表方式，极大的克服传统人工抄表方式带来的问题，推动了智能化电网的发展。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 本论文研究的主要内容
自动抄表系统主要分为四部分：用户电能表、通信信道、集中采集终端和主站计算机。本论文主要研究自动抄表系统集中采集终端部分，用来实现将用户电能表的数据通过集中采集终端传送到主站计算机或抄表器，实现小区家庭用电的智能化管理。
本论文第一章主要介绍了自动抄表系统研究背景与意义，同时介绍了自动抄表技术的现状及国内外发展历程。第二章介绍了本文设计系统的结构框图及抄表系统常用到的通信方式，根据系统面对的对象，本文选择以RS-485总线通信方式作为集中采集终端与用户电能表之间的通信方式。第三章详细介绍了集中采集终端各模块硬件电路设计。第四章介绍了集中采集终端的软件部分设计。最后对系统进行总结，并提出该系统需要改进的地方。
2 系统总体设计
2.1 系统概述
本文采用单片机STC12C5A60S2作为微处理器设计集中采集终端系统，系统以单片机STC12C5A60S2为控制芯片，控制整个系统的运行。该系统通过RS-485总线将电能表里的用电数据传输到集中采集终端，存储到系统中的SD卡。当需要抄收用户用电数据时，工作人员通过抄表器发送抄收命令，通过红外通信传递给集中采集终端，集中采集终端将执行相应命令，将对应用户的用电信息发送到抄表器或用户管理中心的电脑上并存储和处理。自动抄表系统的拓扑结构如图2-1所示。
图2-1 自动抄表系统拓扑结构图
由自动抄表系统结构框图可以看出，该系统主要有两层通信信道，一是电脑与集中采集终端之间的通信即系统上层通信，二是用户电能表与集中采集终端之间的通信即系统下层通信。
2.2 系统通信方式
本次设计的主要任务是将用户电能表的用电信息传送到集中采集终端，中间最关键的是系统的通信方式。自动抄表系统通信方式的选择，主要考虑系统面向的对象、地理环境、用户数量等，综合各方面考虑，采取最合适的通信方式，才能使系统达到最大的性价比。
2.2.1 系统上层通信方式
目前可用于自动抄表系统集中采集终端与主站计算机之间的通信技术主要有电话线网、无线通信网、光纤通信网和有线电视宽带等，这些通信技术都比较成熟，能够较大的保证传输过程中数据不丢失和数据的准确性。
(1)电话线网
随着固定电话的普及，越来越多的电话线走进了乡镇各家各户，这就意着可以利用现有的电话线网进行通信。利用电话线网直接通信，可以减少通信设施的建设，节省人力物力，是一种经济、便捷的通信方式。它主要利用普通铜质的电话线作为传输介质，在数据集中采集终端和主站计算机分别装上专用的调制解调器，就可以实现数据高速传输，其通信速率可达2.4bps，9.6kbps，56kbps和640kbps[3]。其缺点是租用费用高，管理中心无法实时对用电数据进行监控，无法进行有效的用电调度。
(2)无线通信网
无线通信网是指在集中采集终端和主站安装无线数传模块，然后通过无线通信的方式对数据进行交换，主要适合小区用户集中的地方。其缺点是有效距离较短，硬件成本较高，对非常分散小区不适合[4]。